油田热采锅炉水处理盐水浓度自控系统的设计与研制

油田注汽锅炉水汽系统自动控制技术探究摘要：油田注汽锅炉是油田进行稠油开采的关键设备，其作用是将经过软化、除氧后的高压水加热，产生高温、高压蒸汽，注入油井，加热稠油，降低稠油黏度，提高稠油采收率。

油田注汽锅炉生产运行有比较完善的安全保障功能，但在长期的运行过程中发现油田注汽锅炉水汽系统自动控制存在安全隐患。

关键词：油田注汽锅炉；安全保障功能；水汽系统；自动控制油田注汽锅炉是油田热采稠油生产的核心设备。

该设备通过对软化水加压升温使其蒸发成饱和的湿蒸汽,再经人工输送至井下油层中,为热采稠油生产提供加热所需的能量。

注汽锅炉蒸汽干度指的是干饱和蒸汽在湿饱和蒸汽中所占的质量百分比,在生产作业过程中,干度值需要维持在一个稳定的值,过高将引起炉管温度过高而损坏,过低则会产生较多的油层积水。

干度值是决定稠油热采工作的关键指标,也是影响注汽锅炉稳定安全工作的关键参数。

1油田注汽锅炉介绍1.1油田注汽锅炉工艺流程介绍油田注汽锅炉包括水汽系统、燃烧系统。

水汽系统：经软化、除氧的水进入柱塞泵增压，进入换热器外管预热，进入对流段吸收热量，进入换热器内管换热，进入辐射段加热，进入汽水分离器分离为水和蒸汽，蒸汽进入过热段加热，在水汽掺混器水和蒸汽掺混降温，进入蒸汽出口管线。

燃烧系统：燃料经燃烧系统进入燃烧器，引燃后喷射至辐射段进行燃烧。

辐射段内的高温烟气与管圈辐射换热，进入对流段与四排光管对流换热后，进入过热段换热，进入对流段翅片管区换热，最后经烟囱排出。

1.2油田注汽锅炉自动控制系统介绍油田注汽锅炉自动控制系统包括触摸屏操作系统、PLC控制程序。

触摸屏操作系统：数据显示（显示锅炉仪表数据、设备运行状态、报警信息、巡检信息），调节控制（锅炉点停控制，水量调节，火量调节，液位调节），参数设置（设置锅炉报警一、二级限值），权限管理（设置登录权限，避免员工误操作）。

PLC控制程序外部组成：数字量输入（转换开关，报警开关，启停状态），模拟量输入（自动化仪表测量信号，模拟量报警设定值），数字量输出（电磁阀、电动阀、指示灯启停）。

专利名称：油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统
专利类型：实用新型专利
发明人：房有为,安晓熙,曹月梅,史俊高,刘东红
申请号：CN201721825714.1
申请日：20171223
公开号：CN207811480U
公开日：
20180904
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开一种油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，属于废水处理技术领域，包括依次联通的高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统、气液分离子系统、净化气回注子系统和高盐废水闪蒸浓缩子系统，其中高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统将高温烟气和高盐废水对流，气液分离子系统将净化后的高温烟气进行冷却并进行气液分离，净化气回注子系统将来自气液分离子系统的净化气回注油井进行采油，高盐废水闪蒸浓缩子系统将与高温烟气喷淋升温之后的高盐废水进行减压闪蒸，本系统将热采锅炉高温烟气和油田高盐废水进行综合处理，实现油田热采锅炉高温烟气的净化回注及余热回收和油田高盐废水的回收利用。

申请人：山东恒力新能源工程有限公司
地址：250101 山东省济南市高新区工业南路59号中铁财智中心1号楼19层、20层
国籍：CN
代理机构：青岛发思特专利商标代理有限公司
代理人：卢登涛
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东北石油大学课程设计课程自控工程课程设计题目锅炉循环水控制系统设计院系电气信息工程学院专业班级自动化级班学生姓名学生学号指导教师年月日东北石油大学课程设计任务书课程自控工程课程设计题目锅炉循环水控制系统设计专业自动化姓名学号主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：1.掌握利用Auto-CAD绘制锅炉循环水控制工艺流程图2.掌握节流装置的计算方法和计算机辅助设计计算3.掌握调节阀的选型及口径计算基本要求：1.在工程设计中，必须严格贯彻执行一系列国家技术标准和规定2.边学习标准和规定边上机设计3.必须按阶段完成任务4.设计完成后交出一份包括上述三个部分符合撰写规范的设计报告主要参考资料：[1]GB/T2624-1993，流量测量节流装置[S].[2]奚文群，翁维勤.调节阀口径计算指南[M].兰州：化工部自控设计技术中心站，1991.[3]王骥程，祝和云.化工过程控制工程[M].北京：化学工业出版社，2003.完成期限指导教师专业负责人年月日1、工艺流程图2、标准节流装置设计计算原始数据位号：FRQ102工作介质：循环水取压方式：法兰取压孔板操作温度：150℃工况密度：926.012Kg/m3 工作压力：0.7MPa 工况粘度：199×10-6 Pa.S 管道内径：80mm 最大流量：30000 kg/h 管道材质：20#钢节流件材质：1CR18NI9TI3、调节阀计算原始数据位号：PIRAC工作介质：循环水单座阀：操作温度：140℃工况密度：926.012Kg/m3 阀前压力：0.7MPa 工况粘度：199×10-6 Pa.S 阀后压力：0.6MPa 最大流量：30000 kg/h 管道内径：80mm 饱和蒸汽压力P=0.016MPa目录第1章锅炉循环水控制系统工程实例 (1)1.1 锅炉循环水控制系统工程背景及说明 (1)1.2 CAD流程图 (3)第2章控制系统方案设计 (4)2.1 工艺及装置介绍 (4)2.2 锅炉控制系统控制任务 (5)2.3 控制系统方案设计 (5)第3章控制系统仪表选型 (9)3.1 检测元件选型 (9)3.2 执行元件 (10)第4章课程设计心得 (19)参考文献 (20)附录 (21)第1章锅炉循环水控制系统工程实例1.1 锅炉循环水控制系统工程背景及说明人类日常生活离不开水，工业生产也同样离不开水。

盐水浓度自控系统的设计与研制摘要目前,由于现有设备无法及时得到再生用盐水在配备过程中的瞬时浓度,结果往往导致浓度偏高或者偏低,影响了再生效果,导致反复再生,造成极大的盐耗。

本文从分析盐耗途径出发,通过研制设计盐水浓度自控系统,达到准确配制盐水浓度,提高再生效果,节省盐耗。

关键词瞬时浓度;自控系统;再生;盐耗水处理作为稠油热采湿蒸汽发生器的重要设备,其主要作用为降低锅炉用水的硬度和含氧量,以降低锅炉用水对锅炉炉管以及各流程的腐蚀性,其工作主要由树脂罐和海绵铁罐两大设备完成,树脂罐通过树脂表面的Na+将生水中的钙镁离子置换出来,以降低生水硬度。

由于长时间的使用,树脂表面的Na+越来越少,其置换能力也越来越低,这时需要让高浓度的盐水流入树脂罐中,利用盐水中的Na+再将树脂表面的钙镁离子置换掉,以使树脂对生水中钙镁离子保持较高的置换能力,我们将这一工序称为树脂的再生。

1目前热采锅炉水处理再生现状热采水处理再生由六个步骤共同完成,分别为反洗、进盐、浸泡、置换、一级正洗、二级正洗。

该过程中进盐所需盐水为一定浓度的标准盐水,在目前水处理再生进盐过程中,因无法有效的控制盐水浓度,时常会造成再生效果不理想,需要反复再生,使得再生耗盐量增大,吨汽平均耗盐量为2.6公斤左右,这样不仅增加了注汽成本,而且再生水质的好坏也将对锅炉的安全性能产生极大影响。

1.1再生盐水配制流程目前,注汽站水处理再生进盐过程中盐水的配制工作流程在实际生产运行中,由于无法及时得到盐水在调节过程中不断变化的浓度,只能依靠操作人员手动一次次的测量其浓度值,结果往往导致配制的盐水浓度偏高或者偏低,影响再生效果,进而反复再生,引起盐耗增大。

1.2再生用盐消耗统计我们分析了去年下半年所注7口井的能耗台帐,并绘制表格。

从表中可以看出,目前我注汽站吨汽耗盐量为2.583公斤,根据调查得知,其中因反复再生所耗盐占总耗盐量的20%左右。

2用盐消耗主要难控点的论证盐水调节的操作过程非常简单,从NaCl在水里的溶解度可知100g水中大约溶解32g NaCl,冬夏两季的温差影响可以忽略不计,加之采用的波美计测量精度较高,不会带来较大的盐耗。

专利名称：油田加热炉自动控制系统专利类型：发明专利
发明人：刘永才
申请号：CN200410027150.8
申请日：20040430
公开号：CN1690892A
公开日：
20051102
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种油田加热炉自动控制系统，它属于石油工业领域加热炉的自动控制系统，它包括加热炉出口温度的控制系统、燃料与空气燃烧配比控制系统、点火系统和火焰安全检测控制系统，其特征在于所述的加热炉出口温度的控制系统包括一个用于调节加热段温度的智能型模糊PID温度调节器和一个温度控制阀；燃料与空气燃料配比控制系统为二个智能比例控制器，和两个用于控制风门开度的电动执行器所组成的；所述的点火系统，由电子点火器，程序控制器和点火电磁阀所组成，实现自动点火系统。

火焰安全检测控制系统包括紫外线火焰监控器和控制燃料用的电磁阀。

木发明控制合理，有效的控制加热炉的出口温度；火焰和点火系统安全可靠，使用操作方便。

申请人：深圳市佳运通电子有限公司
地址：518031 广东省深圳市福田区华强北路现代之窗商务座29P
国籍：CN
代理机构：深圳市中知专利商标代理有限公司
代理人：吕晓蕾
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油田水处理自动控制系统余战波【摘要】油田水处理自动控制系统包括水源、注水站、配水间、注水井以及注水管网等,其中管网结构是重要的组成部分之一,生产过程中它与注水站、配水间等有着紧密的联系.为了提高能源的利用率,很多油田企业对地面系统进行简化和优化.选择注水温度仪表时,应根据相应介质的温度变化范围,仪表所需的安装位置,仪表的操作条件等来进行.选择注水流量仪表时,螺翼式水表以及高压水表可以作为就地流量计量仪表.随着变频技术的不断发展,其技术成本在不断降低,采用变频器进行注水电机转速的调节,可以对泵出口流量进行控制.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2014(033)003【总页数】2页(P73-74)【关键词】水处理系统;自动控制;流程;管网结构【作者】余战波【作者单位】重庆三峡职业学院【正文语种】中文在油田的开发与生产过程中，注水系统能够为其补充必要的地下能量。

对水处理系统进行分析，主要包括污水处理系统、供水和注水泵系统、注水井系统以及网管等。

对于油田生产来说，地面系统是重要的组成部分，在实际生产中常常会造成大量的能源浪费。

为了改善这种现状，提高能源的利用率，很多油田企业对地面系统进行了简化和优化。

如在注水井系统中，注水泵站的水直接送至注水井口，将中间的一些配件环节全部停运。

这样一来，不仅大大减少了管道维护的工作量，而且提高了注水压力。

油田注水自动控制系统中包括水源、注水站、配水间、注水井以及注水管网等[1]。

在注水系统中，注水站是最为核心的环节，它不仅担负着存储注水量，对注水量实施计量等任务，同时还要实现升压、实施注水的一次分配以及监控水质等功能。

配水间的主要任务是计量注水站的来水，实现有效的调节和控制功能。

注水系统的末端是注水井口，其功能是向地下注水。

图1为注水自动控制系统的结构图。

从图1可以看出，注水自动控制系统是由节点单元和管道单元共同组成的流体网络系统，具有复杂的特点。

2.1 单管多井配水流程来自水源的水首先进入到水站中，经过过滤、缓冲以及沉降等过程后，采用注水泵升压；随后通过出站的高压阀组进行分配，进入到注水管网中，通过配水间的控制和调节，最后进入到注水井中。